O Projeto Mecânico Assistido por Computador

CENTRO UNIVERSITÁRIO FEI

ENGENHARIA MECÂNICA

PROJETO MECÂNICO ASSISTIDO POR COMPUTADOR

São Bernardo do Campo, SP

2022

 Passo 1 – Seleção do motor e Acoplamento

O primeiro passo do projeto foi determinar qual o motor seria utilizado, para isso foi preciso levar em conta os parâmetros apresentados no edital do projeto, foi determinado pelo meu dígito a escolha de um motor da linha WEG W22 Magnet Super Premium, ela conta com uma vasta variedade de modelos a serem escolhidos, o edital determinou os seguintes parâmetros:

• Frequência = 60 Hz;
• Polos = 6;
• Tensão nominal: 380 V;
• Pés = Sim;
• Caixa = à esquerda.

Utilizando a equação a seguir para determinar a rotação nominal do motor:

[pic 1]

Com o resultado da rotação nominal necessária, foi possível excluir os modelos de 1800 e 3600 rpm. A próxima etapa para a escolha correta do motor foi calcular a potência necessária que o motor deve fornecer ao sistema, levando em consideração os rendimentos dos elementos.

• ηacoplamento: 94,1%
• ηECDR: 98,1%
• ηECDH: 93,4%
• ηrolamentos: 95,8%
• ηpolias/correias: 93,8%

A potência de saída determinada no edital é de 9,5 HP, após descontar os rendimentos das transmissões de potência e levando em consideração três pares de rolamentos para os cálculos, obtemos o seguinte resultado:

[pic 2]

[pic 3]

Deve-se então escolher o primeiro valor acima da potência requerida, sendo assim o motor escolhido e que atende todos os parâmetros citados anteriormente na tabela fornecida pelo fabricante, é o seguinte:

[pic 4]

Figura 1 – Dados operacionais.

O modelo da carcaça do motor é o 132M, usando como referência a documentação e desenhos do motor disponibilizada pela WEG obtemos a dimensão do diâmetro do eixo de 38 mm com ajuste k6.

[pic 5][pic 6][pic 7][pic 8]

Com todos os parâmetros do motor tabelados podemos selecionar o acoplamento ideal para ser utilizado no projeto, a empresa escolhida para a pesquisa deste acoplamento foi a Lovejoy, uma subsidiária da Timken Company. Primeiramente houve uma análise do catálogo de produtos da Lovejoy, a primeira possibilidade aventada foi a linha HercuFlex Gear Couplings, porém após entender o funcionamento de suas quatro diferentes linhas de acoplamento de engrenagens (CX, FX, FXL e RA & RAHS) foi descartada pela escolha da linha QUICK FLEX Couplings, dentre vários motivadores podemos citar a não necessidade de lubrificantes na linha QUICK FLEX. Ao analisar a brochura do produto fica claro que as aplicações são exatamente o que necessitamos, como mostrado a seguir:

[pic 9]

Figura 4 – Aplicações da linha QUICK FLEX.

[pic 10]

Figura 5 – Informações sobre a linha QUICK FLEX.

Ao analisar o catálogo de modelos da linha QUICK FLEX, levando em consideração a medida do eixo do motor de 38 mm, temos três opções possíveis para escolher neste diâmetro QF15, QF25 e QF50, porém primeiro devemos determinar o fator de serviço, a escolha ficou entre duas possíveis opções, escolher a opção “Line Shafts, Any Processing Machinery”, que constitui um caráter mais genérico do funcionamento do acoplamento e a opção “Elevators: Bucket, Centrifugal Discharge”, que se assemelha a finalidade do projeto ser um elevador de cargas. A tabela de fatores de serviço foi fornecida pela própria Lovejoy:

[pic 11]

[pic 12]

Apesar do funcionamento do nosso projeto de elevador de cargas diferir fundamentalmente de um Bucket Elevator e um Centrifugal Discharge Elevator, é prudente escolher esta opção como fator de serviço por se tratar do maior fator entre os dois possíveis, trazendo uma maior segurança e confiabilidade para a escolha, sendo assim foi adotado 1,75 como fator de serviço.

Determinado o fator de serviço e as possíveis opções, foi utilizado o software Coupling Configurator disponibilizado pela própria Lovejoy para ajudar a determinar o acoplamento recomendado pelo algoritmo da própria empresa.[pic 13][pic 14]

Os elastômeros são classificados em vermelho para o uso convencional, azul para torques moderados até elevados, preto para os maiores torques possíveis e branco para temperaturas elevadas. Vale salientar que seria possível adotar o QF15, com um elastômero diferente do vermelho, porém sairia completamente da proposta, uma vez que o eixo que irá acoplá-lo está em uma rotação alta e um torque relativamente baixo, ainda a passar por todos os estágios de redução para aumentá-lo, portanto o acoplamento selecionado foi o QF25, com elastômero vermelho e High-Speed Cover.

Passo 2 – Cálculo de torques e velocidades

O segundo passo do projeto consiste em determinar o cálculo de torques e velocidades em todos os elementos montados. A relação de transmissão foi determinada pelo edital:

• 1/2 (Estágio 1): 3,8;[pic 15]
• 3/4 (Estágio 2): 1,8;[pic 16]
• polias (Estágio 3): 2,7.[pic 17]

Com todos os parâmetros determinados e a esquematização da caixa de redução de velocidades, foram utilizadas as seguintes equações e variáveis para a montagem de uma tabela contendo a potência, torque e rotação em vários trechos da máquina:

 [pic 18]

• [pic 19]
• [pic 20]
• ;[pic 21]

 [pic 22]

• [pic 23]
• [pic 24]
• [pic 25]

 [pic 26]

• [pic 27]
• [pic 28]
• [pic 29]

Após a realização de todos os cálculos foi possível produzir uma tabela com todas as informações solicitadas: